JP2596807B2 - 酸素発生用陽極及びその製法 - Google Patents
酸素発生用陽極及びその製法Info
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- JP2596807B2 JP2596807B2 JP63210187A JP21018788A JP2596807B2 JP 2596807 B2 JP2596807 B2 JP 2596807B2 JP 63210187 A JP63210187 A JP 63210187A JP 21018788 A JP21018788 A JP 21018788A JP 2596807 B2 JP2596807 B2 JP 2596807B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は酸素発生を伴う電解工程、特にスズ,亜鉛,
クロム等の電気メッキに使用される不溶性陽極に関する
ものである。
クロム等の電気メッキに使用される不溶性陽極に関する
ものである。
(従来の技術及び発明が解決しようとする課題) スズ,亜鉛,クロム等の電気メッキ用陽極として現在
鉛又は鉛合金が使用されているが、鉛は比較的消耗が速
く、メッキ液中に溶出し、メッキ液の汚染,メッキ皮膜
の劣化等の問題があった。
鉛又は鉛合金が使用されているが、鉛は比較的消耗が速
く、メッキ液中に溶出し、メッキ液の汚染,メッキ皮膜
の劣化等の問題があった。
これに代る陽極として白金メッキ陽極や白金箔クラッ
ド陽極が検討されているが、白金の消耗が大きく未だ解
決に至っていない。そのため消耗の少ない不溶性陽極が
種々提案されている。
ド陽極が検討されているが、白金の消耗が大きく未だ解
決に至っていない。そのため消耗の少ない不溶性陽極が
種々提案されている。
特開昭59−38394号公報では、導電性金属基体上に4
価の原子価数をとるTi及びSnから選ばれた少なくとも1
種の金属酸化物と5価の原子価数をとるTa及びNbから選
ばれた少なくとも1種の酸化物との混合酸化物からなる
中間層を設けて導電性を付与し、その上に電極活性物質
を被覆した電極を提案している。
価の原子価数をとるTi及びSnから選ばれた少なくとも1
種の金属酸化物と5価の原子価数をとるTa及びNbから選
ばれた少なくとも1種の酸化物との混合酸化物からなる
中間層を設けて導電性を付与し、その上に電極活性物質
を被覆した電極を提案している。
中間層は4価の金属と5価の金属の酸化物が混在した
ものであり、一般に知られている原子価制御原理に基づ
くN型半導体となっていると考えられるが、未だ十分な
電気伝導性がでていなかった。
ものであり、一般に知られている原子価制御原理に基づ
くN型半導体となっていると考えられるが、未だ十分な
電気伝導性がでていなかった。
特公昭51−19429号公報は、導電性支持基材と電極活
物質被覆の中間層にPt−Ir合金やCo,Mn,Pd,Pb,Ptの酸化
物からなる酸素不浸透層を設けて電極の不働態化防止を
試みている。しかし中間被覆物質自体が酸素発生に触媒
活性があるので、透過してくる電解液と反応して中間層
で酸素発生反応が起り、電極被覆の密着性及び不働態化
防止効果は十分でなかった。
物質被覆の中間層にPt−Ir合金やCo,Mn,Pd,Pb,Ptの酸化
物からなる酸素不浸透層を設けて電極の不働態化防止を
試みている。しかし中間被覆物質自体が酸素発生に触媒
活性があるので、透過してくる電解液と反応して中間層
で酸素発生反応が起り、電極被覆の密着性及び不働態化
防止効果は十分でなかった。
特開昭59−150091号公報では、特開昭59−38394号の
中間層にPtを分散させた電極を提案している。即ち半導
体中間層のキャリアー濃度に限界があるので更に導電性
を付与するためPtを分散させたものであるが、Pt自体が
電解液,特に硫酸酸性液中で電解時に少しずつ溶解し、
長期に使用するには限界があった。
中間層にPtを分散させた電極を提案している。即ち半導
体中間層のキャリアー濃度に限界があるので更に導電性
を付与するためPtを分散させたものであるが、Pt自体が
電解液,特に硫酸酸性液中で電解時に少しずつ溶解し、
長期に使用するには限界があった。
特開昭60−184691号公報では、導電性金属基体と電極
活物質との中間層にTi及びSnから選ばれた金属の酸化物
とAl,Ga,Fe,Co,Ni及びTlから選ばれた少なくとも1種の
金属の酸化物との混合酸化物中にPtを分散した中間層を
提案している。この中間層は4価の金属と2価又は3価
の金属の混合酸化物中にPtを分散したものであり、該酸
化物は原子価制御原理に基づいてP型半導体となり、良
好な導電性を有する上に分散したPtにより高い電子電導
性が付与されると考えられた。しかし白金自体は硫酸酸
性電解液中で徐々に溶解し、電解中は溶解が加速される
ので十分な寿命は期待できない。
活物質との中間層にTi及びSnから選ばれた金属の酸化物
とAl,Ga,Fe,Co,Ni及びTlから選ばれた少なくとも1種の
金属の酸化物との混合酸化物中にPtを分散した中間層を
提案している。この中間層は4価の金属と2価又は3価
の金属の混合酸化物中にPtを分散したものであり、該酸
化物は原子価制御原理に基づいてP型半導体となり、良
好な導電性を有する上に分散したPtにより高い電子電導
性が付与されると考えられた。しかし白金自体は硫酸酸
性電解液中で徐々に溶解し、電解中は溶解が加速される
ので十分な寿命は期待できない。
特開昭62−174394号公報では、電導性基体上に電気メ
ッキ法により多孔質Pt層を設け、その上に熱分解で設け
た酸化ルテニウム,酸化パラジウム及び酸化イリジウム
から選ばれた少なくとも1種の酸化物層からなる電極で
Ptメッキ層と酸化物層をくり返して形成する電極を提案
している。この場合も電解時、硫酸酸性電解液に対して
白金多孔質層が徐々に溶解する問題が解決されていな
い。
ッキ法により多孔質Pt層を設け、その上に熱分解で設け
た酸化ルテニウム,酸化パラジウム及び酸化イリジウム
から選ばれた少なくとも1種の酸化物層からなる電極で
Ptメッキ層と酸化物層をくり返して形成する電極を提案
している。この場合も電解時、硫酸酸性電解液に対して
白金多孔質層が徐々に溶解する問題が解決されていな
い。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは硫酸酸性電解液中で使用する不溶性陽極
において、酸素不浸透な中間層の耐蝕性を付与し、且つ
導電性を高め、表面層の酸素発生触媒活性とガス発生に
対する機械的損傷を防ぐことにより長寿命の電極を完成
させるに至ったものである。
において、酸素不浸透な中間層の耐蝕性を付与し、且つ
導電性を高め、表面層の酸素発生触媒活性とガス発生に
対する機械的損傷を防ぐことにより長寿命の電極を完成
させるに至ったものである。
即ち本発明は、導電性金属基体上に、a)チタン,タ
ンタル,スズ,ニオブ,ジルコニウムから選ばれた少な
くとも1種の金属酸化物85〜95モル%と酸化イリジウム
15〜5モル%の混合酸化物とよりなる導電性を有する中
間被覆層及び該中間被覆層上にb)チタン,タンタル,
スズ,ニオブ,ジルコニウムから選ばれた少なくとも1
種の金属酸化物20〜70モル%と酸化イリジウム80〜30モ
ル%との混合酸化物からなる酸素発生触媒能を有する表
面被覆層を形成したことを特徴とする酸素発生用陽極及
びその製法である。
ンタル,スズ,ニオブ,ジルコニウムから選ばれた少な
くとも1種の金属酸化物85〜95モル%と酸化イリジウム
15〜5モル%の混合酸化物とよりなる導電性を有する中
間被覆層及び該中間被覆層上にb)チタン,タンタル,
スズ,ニオブ,ジルコニウムから選ばれた少なくとも1
種の金属酸化物20〜70モル%と酸化イリジウム80〜30モ
ル%との混合酸化物からなる酸素発生触媒能を有する表
面被覆層を形成したことを特徴とする酸素発生用陽極及
びその製法である。
本発明の導電性金属基体には、チタン,タンタル,ニ
オブ,ジルコニウムから選ばれた金属又はこれらの合金
等の不働態皮膜を形成する材料が挙げられる。通常は経
済性,電気的機械的性質や加工性等の点からチタン及び
/又はその合金が使用される。電極形状としては板状,
棒状,エキスパンド状,多孔板等種々の形状が可能であ
る。
オブ,ジルコニウムから選ばれた金属又はこれらの合金
等の不働態皮膜を形成する材料が挙げられる。通常は経
済性,電気的機械的性質や加工性等の点からチタン及び
/又はその合金が使用される。電極形状としては板状,
棒状,エキスパンド状,多孔板等種々の形状が可能であ
る。
本発明の中間被覆層はチタン,タンタル,スズ,ニオ
ブ,ジルコニウムから選ばれた少なくとも1種の酸化物
85〜90モル%と酸化イリジウム15〜5モル%を含む導電
性の混合酸化物であり、酸化イリジウム含有量が5モル
%未満では、電子導電性が小さく逆に15モル%を超える
と酸素発生触媒能が強く現われて酸素不浸透性の機能が
損われるので、寿命が短かくなる。
ブ,ジルコニウムから選ばれた少なくとも1種の酸化物
85〜90モル%と酸化イリジウム15〜5モル%を含む導電
性の混合酸化物であり、酸化イリジウム含有量が5モル
%未満では、電子導電性が小さく逆に15モル%を超える
と酸素発生触媒能が強く現われて酸素不浸透性の機能が
損われるので、寿命が短かくなる。
中間被覆層に酸化イリジウムを入れずに、チタン,タ
ンタル,スズ,ニオブ,ジルコニウムから選ばれた少な
くとも1種の混合酸化物皮膜を形成した場合、加速電解
試験の寿命はむしろ短かくなる。原因ははっきりしない
が、この中間被覆層は酸素透過に対し十分防御できるも
のの基体と中間層間の電位障壁が高くなり、その結果電
解寿命試験で早く電圧が上昇するものと考えられる。
ンタル,スズ,ニオブ,ジルコニウムから選ばれた少な
くとも1種の混合酸化物皮膜を形成した場合、加速電解
試験の寿命はむしろ短かくなる。原因ははっきりしない
が、この中間被覆層は酸素透過に対し十分防御できるも
のの基体と中間層間の電位障壁が高くなり、その結果電
解寿命試験で早く電圧が上昇するものと考えられる。
本発明の表面被覆層はチタン,タンタル,スズ,ニオ
ブ,ジルコニウムから選ばれた少なくとも1種の酸化物
20〜70モル%と酸化イリジウム80〜30モル%の酸化発生
触媒能を有する混合酸化物よりなるものであって、酸化
イリジウムが30モル%未満では酸素発生触媒能が劣化
し、80モル%を超えると皮膜の密着性が損われる。
ブ,ジルコニウムから選ばれた少なくとも1種の酸化物
20〜70モル%と酸化イリジウム80〜30モル%の酸化発生
触媒能を有する混合酸化物よりなるものであって、酸化
イリジウムが30モル%未満では酸素発生触媒能が劣化
し、80モル%を超えると皮膜の密着性が損われる。
本発明の被覆層の形成は次のようにして行われる。
導電性金属基体の表面を酸処理,ブラスト処理等の方
法でエッチングを行なって粗面化させた後、塩化チタ
ン,塩化タンタル,塩化第1スズ,塩化ニオブ,オキシ
塩化ジルコニウム又は塩化イリジウム等の金属塩をエチ
ルアルコール,ブチルアルコール等の溶媒に溶解して所
定組成の混合溶液としたものを刷毛塗り,ロール塗り,
スプレー法或いは浸漬法等の手段で塗布する。次いで10
0〜150℃数分間乾燥し、空気又は酸素雰囲気の電気炉中
300〜700℃で10〜20分間熱分解処理を行う。
法でエッチングを行なって粗面化させた後、塩化チタ
ン,塩化タンタル,塩化第1スズ,塩化ニオブ,オキシ
塩化ジルコニウム又は塩化イリジウム等の金属塩をエチ
ルアルコール,ブチルアルコール等の溶媒に溶解して所
定組成の混合溶液としたものを刷毛塗り,ロール塗り,
スプレー法或いは浸漬法等の手段で塗布する。次いで10
0〜150℃数分間乾燥し、空気又は酸素雰囲気の電気炉中
300〜700℃で10〜20分間熱分解処理を行う。
熱処理温度が300℃未満では熱分解が完全に起らず、
また700℃を超えると金属基体の酸化が進行して基体が
損傷を受ける。
また700℃を超えると金属基体の酸化が進行して基体が
損傷を受ける。
中間被覆層の厚みは酸素透過防止能力を発揮するため
には3.0g/m2以上がよく、それ以下では効果が少ない。
また表面被覆層の厚みは10.0g/m2以上あれば、酸素発生
に対する触媒能も、寿命も共に良好となる。
には3.0g/m2以上がよく、それ以下では効果が少ない。
また表面被覆層の厚みは10.0g/m2以上あれば、酸素発生
に対する触媒能も、寿命も共に良好となる。
(発明の効果) 本発明陽極における中間被覆層及び表面被覆層は共通
の成分からなり、かつ共通のルチル構造を有する結晶を
多く含み、単位格子体積も相互に類似しているので、両
者の相互密着性は甚だ強固となり、発生ガスによるエロ
ージョンに対しても強い等の特徴を有している。さらに
中間被覆層と表面被覆層は同じ酸化イリジウムの含有率
を異ならすことにより導電性及び酸素発生触媒能という
別異の機能を持たせるという独特の効果を有している。
の成分からなり、かつ共通のルチル構造を有する結晶を
多く含み、単位格子体積も相互に類似しているので、両
者の相互密着性は甚だ強固となり、発生ガスによるエロ
ージョンに対しても強い等の特徴を有している。さらに
中間被覆層と表面被覆層は同じ酸化イリジウムの含有率
を異ならすことにより導電性及び酸素発生触媒能という
別異の機能を持たせるという独特の効果を有している。
本発明陽極は優れた耐久性を有し、例えば硫酸酸性溶
液中における鋼材のメッキ、すなわちスズ,亜鉛,クロ
ム等の電気メッキ等の用途に有効に使用される。
液中における鋼材のメッキ、すなわちスズ,亜鉛,クロ
ム等の電気メッキ等の用途に有効に使用される。
以下実施例により本発明を更に具体的に詳述する。例
中の組成%は特記なき限りモル基準である。
中の組成%は特記なき限りモル基準である。
実施例1 比較例1,2 市販チタン板(1×10×0.1cm)をアセトン脱脂後10
重量%熱蓚酸溶液中でエッチング処理を行ない、その表
面に下記組成の溶液を刷毛塗りで塗布した。
重量%熱蓚酸溶液中でエッチング処理を行ない、その表
面に下記組成の溶液を刷毛塗りで塗布した。
TaCl5 2.1g ブチルチタネート 4.0g H2IrCl6・6H2O 1.0g 濃 塩 酸 1.0ml n−ブチルアルコール 15 ml これを120℃で20分間乾燥した後電気炉中500℃で10分
間焼成することにより、Ta2O517%とTiO271%とIrO212
%の混合酸化物よりなる皮膜を得た。この操作を4回繰
り返して3.0g/m2の中間被覆層を得た。
間焼成することにより、Ta2O517%とTiO271%とIrO212
%の混合酸化物よりなる皮膜を得た。この操作を4回繰
り返して3.0g/m2の中間被覆層を得た。
次に該中間被覆層上に下記組成の溶液を刷毛塗りで塗
布した。
布した。
TaCl5 0.47g H2IrCl6・6H2O 1.0 g 濃 塩 酸 1.0 ml n−ブチルアルコール 15 ml これを120℃で20分間乾燥した後電気炉中500℃で10分
間焼成することにより、Ta2O525%とIrO275%の混合酸
化物よりなる皮膜を得た。この操作を10回繰り返して1
0.0g/m2の表面被覆層を得た。
間焼成することにより、Ta2O525%とIrO275%の混合酸
化物よりなる皮膜を得た。この操作を10回繰り返して1
0.0g/m2の表面被覆層を得た。
この電極を50℃,100g/硫酸溶液中に陽極として用
い、白金線を陰極として電流密度200A/dm2で加速電解試
験したところ320時間使用できた。
い、白金線を陰極として電流密度200A/dm2で加速電解試
験したところ320時間使用できた。
一方比較例1として、表面被覆層塗布液にTaCl5を加
えなかった以外は実施例1と同様に作製した陽極、及び
比較例2として中間被覆層を形成しなかった以外は実施
例1と同様に作製した陽極について、実施例1と同様に
試験した結果、寿命は夫々85時間,35時間であり、本発
明電極の寿命が格段に長いことが分った。
えなかった以外は実施例1と同様に作製した陽極、及び
比較例2として中間被覆層を形成しなかった以外は実施
例1と同様に作製した陽極について、実施例1と同様に
試験した結果、寿命は夫々85時間,35時間であり、本発
明電極の寿命が格段に長いことが分った。
実施例2〜4 比較例3,4 中間被覆層(4回塗布,3.0g/m2)の組成比を第1表記
載のように変化させた以外は実施例1と同様に陽極を作
製し、実施例1と同様に試験した結果を第1表に示し
た。
載のように変化させた以外は実施例1と同様に陽極を作
製し、実施例1と同様に試験した結果を第1表に示し
た。
比較のために、中間被覆層(4回塗布,3.0g/m2)の組
成比を第1表記載のように変化させた以外は実施例2と
同様に陽極を作製し、実施例2と同様に試験した結果を
第1表に併せて示した。この結果、中間被覆層のIrO2含
有量が3%,20%では中間被覆層の効果が十分でないこ
とが分る。
成比を第1表記載のように変化させた以外は実施例2と
同様に陽極を作製し、実施例2と同様に試験した結果を
第1表に併せて示した。この結果、中間被覆層のIrO2含
有量が3%,20%では中間被覆層の効果が十分でないこ
とが分る。
実施例5〜8 比較例5,6 表面被覆層(10回塗布,10.0g/m2)の組成比を第2表
記載のように変化させた以外は実施例1と同様に陽極を
作製し、実施例1と同様に試験した結果を第2表に示し
た。
記載のように変化させた以外は実施例1と同様に陽極を
作製し、実施例1と同様に試験した結果を第2表に示し
た。
比較のために、表面被覆層(10回塗布,10.0g/m2)の
組成比を第2表記載のように変化させた以外は実施例5
と同様に陽極を作製し、実施例5と同様に試験した結果
を第2表に併せて示した。
組成比を第2表記載のように変化させた以外は実施例5
と同様に陽極を作製し、実施例5と同様に試験した結果
を第2表に併せて示した。
この結果表面被覆層のIrO2含有量は30%以上がよいこ
と、90%になると寿命が極端に短くなることが分る。
と、90%になると寿命が極端に短くなることが分る。
実施例9〜12 比較例7〜10 中間被覆層(4回塗布,3.0g/m2)及び表面被覆層(10
回塗布,10.0g/m2)の組成比を第3表記載のように変化
させた以外は実施例1と同様に陽極を作製し、試験した
結果を第3表に示した。
回塗布,10.0g/m2)の組成比を第3表記載のように変化
させた以外は実施例1と同様に陽極を作製し、試験した
結果を第3表に示した。
この結果、IrO2を含有する中間被覆層を設けた本発明
の電極は、IrO2を含まない中間被覆層を設けた電極と比
べて耐久性の格段に優れた電極であることが分る。
の電極は、IrO2を含まない中間被覆層を設けた電極と比
べて耐久性の格段に優れた電極であることが分る。
Claims (4)
- 【請求項1】導電性金属基体上に、a)チタン,タンタ
ル,スズ,ニオブ,ジルコニウムから選ばれた少なくと
も1種の金属酸化物85〜95モル%と参加イリジウム15〜
5モル%との混合酸化物よりなる導電性を有する中間被
覆層及び該中間被覆層上にb)チタン,タンタル,ス
ズ,ニオブ,ジルコニウムから選ばれた少なくとも1種
の金属酸化物20〜70モル%と酸化イリジウム80〜30モル
%との混合酸化物からなる酸素発生触媒能を有する表面
被覆層を形成したことを特徴とする酸化発生用陽極。 - 【請求項2】導電性金属基体がチタン,タンタル,ニオ
ブ,ジルコニウムから選ばれた金属又はこれらの合金で
ある請求項1記載の陽極。 - 【請求項3】導電性金属基体に、チタン,タンタル,ス
ズ,ニオブ,ジルコニウムから選ばれた少なくとも1種
の金属塩とイリジウム金属塩とを含む溶液を被覆し、酸
化性雰囲気中で加熱処理してチタン,タンタル,スズ,
ニオブ,ジルコニウムから選ばれた少なくとも1種の金
属酸化物85〜95モル%と酸化イリジウム15〜5モル%と
の混合酸化物よりなる中間被覆層を形成し、次いで上記
と同様の手段でチタン,タンタル,スズ,ニオブ,ジル
コニウムから選ばれた少なくとも1種の金属酸化物20〜
70モル%と酸化イリジウム80〜30モル%との混合酸化物
よりなる表面被覆層とを形成することを特徴とする酸素
発生用電極の製法。 - 【請求項4】酸化性雰囲気中での加熱処理温度が300〜7
00℃である請求項3に記載の陽極の製法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63210187A JP2596807B2 (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 酸素発生用陽極及びその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63210187A JP2596807B2 (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 酸素発生用陽極及びその製法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0261083A JPH0261083A (ja) | 1990-03-01 |
JP2596807B2 true JP2596807B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=16585225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63210187A Expired - Lifetime JP2596807B2 (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 酸素発生用陽極及びその製法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2596807B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
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---|---|---|---|---|
JP2713788B2 (ja) * | 1989-12-22 | 1998-02-16 | ティーディーケイ株式会社 | 酸素発生用電極及びその製造方法 |
JPH0774470B2 (ja) * | 1990-03-20 | 1995-08-09 | ダイソー株式会社 | 酸素発生用陽極の製法 |
JPH0499294A (ja) * | 1990-08-09 | 1992-03-31 | Daiso Co Ltd | 酸素発生用陽極及びその製法 |
JP3212334B2 (ja) * | 1991-11-28 | 2001-09-25 | ペルメレック電極株式会社 | 電解用電極基体、電解用電極及びそれらの製造方法 |
KR940011878B1 (ko) * | 1991-12-27 | 1994-12-27 | 삼성전자 주식회사 | 윤곽보정장치 |
KR100196094B1 (ko) * | 1992-03-11 | 1999-06-15 | 사토 히로시 | 산소발생전극 |
JP3124847B2 (ja) * | 1992-11-06 | 2001-01-15 | ペルメレック電極株式会社 | 金属箔の電解による製造方法 |
JP3124848B2 (ja) * | 1992-11-11 | 2001-01-15 | ペルメレック電極株式会社 | 金属箔の電解による製造方法 |
CN1252318C (zh) * | 2001-06-21 | 2006-04-19 | 三洋电机株式会社 | 电解用电极及其制法、用该电极的电解法和电解水生成装置 |
KR20040042526A (ko) * | 2002-11-14 | 2004-05-20 | 주식회사 포스코 | 표면특성이 우수한 전기아연도금강판의 제조방법 |
JP5359133B2 (ja) * | 2008-09-05 | 2013-12-04 | アタカ大機株式会社 | 酸素発生用電極 |
CN113668010B (zh) * | 2021-08-25 | 2023-03-21 | 山西铱倍力科技有限公司 | 一种用于工业电解的析氧阳极及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5636233A (en) * | 1979-08-31 | 1981-04-09 | Toshiba Corp | Automatic frequency control alarm circuit |
JPS5643315A (en) * | 1979-09-18 | 1981-04-22 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | Propylene block copolymer |
-
1988
- 1988-08-24 JP JP63210187A patent/JP2596807B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0261083A (ja) | 1990-03-01 |
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